JPH07131018A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH07131018A
JPH07131018A JP15229093A JP15229093A JPH07131018A JP H07131018 A JPH07131018 A JP H07131018A JP 15229093 A JP15229093 A JP 15229093A JP 15229093 A JP15229093 A JP 15229093A JP H07131018 A JPH07131018 A JP H07131018A
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JP
Japan
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film
gate electrode
gate insulating
forming
insulating film
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JP15229093A
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English (en)
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Koji Suzuki
浩司 鈴木
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタオフ時の漏洩電流のばらつきが
少ない特性の良い薄膜トランジスタを提供すること。 【構成】 Si酸化膜3、Si窒化膜4及びSi酸化膜
5でゲート電極を構成する。すると、最上層のSi酸化
膜3の一部を除去する際に、エッチャントを選択するだ
けで、エッチング条件の異なるSi窒化膜4がストッパ
となって、所望の層のみを除去することができる。従っ
て、イオン注入を行う際、不純物拡散領域を形成する前
の素子の各部分の膜厚が、素子ごとに均一となって、安
定した不純物プロファイルのLDD構造トランジスタを
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶表示デバイ
スの制御素子として利用される薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor:以下TFTという)及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶デバイスとしてのLCDにあって
は、近年は単純マトリックス方式からアクティブマトリ
ックス方式の開発が盛んとなっている。アクティブマト
リックス方式には、各画素毎に薄膜トランジスタを付け
たTFT型と非線形ダイオ−ドを付けたダイオ−ド型と
がある。このうち、TFT型は、そのスイッチング特性
と画素容量を利用して、選択期間に印加された電圧を次
の走査まで保持するものであり、大容量で高いコントラ
スト及び中間調を容易に得ることができる。
【0003】しかしながら、このTFT型のLCDは、
印加された電圧を保持する、いわゆるTFTのOFF期
間に漏洩電流が生じる問題がある。そこで、この漏洩電
流を減少させるために、LDD構造のトランジスタが採
用されている。LDD構造のトランジスタの製造方法は
種々提案されているが、工程を簡略化するために、自己
整合的に形成する技術が、例えば特開平5−55255
号公報(H01L21/336)に示されている。
【0004】これを、図2に基づいて説明する.まず、
石英ガラス基板51上に多結晶シリコン膜52を形成
し、その上にゲ−ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜53
を形成する(A)。次に、Si酸化膜53の上にド−プ
された多結晶シリコンを堆積し、パタ−ニングしてゲ−
ト電極54とし、さらにその上に、Si酸化膜55を堆
積させる(B)。
【0005】次に、ゲ−ト電極54の回りをレジスト5
6で覆い、異方性エッチングにより、前記Si酸化膜5
3のレジスト56で覆われていない個所の膜厚を減少さ
せる(C)。レジスト56を除去すると、図2Dのよう
に前記Si酸化膜53は、ゲ−ト電極54の両隣の膜厚
が厚く、その横の膜厚が薄くなっているので、前記ゲ−
ト電極54をマスクとして、上方から前記多結晶シリコ
ン52内にリンイオン57を注入すると、多結晶シリコ
ン52中の不純物濃度は、前記Si酸化膜53の膜厚の
厚い部分は薄く、膜厚の薄い部分は濃くなり、ソ−ス及
びドレインとしてのLDD構造の不純物拡散領域が自己
整合的に形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、異
方性エッチングによってSi酸化膜53の膜厚を減少さ
せる方式であるので、各素子の膜厚が全て均一になるよ
うにエッチングするにはその調整が非常に困難である。
素子ごとの膜厚が微妙に変化すると、LDD構造の不純
物プロファイルも変化するので、素子ごとに特性がばら
つき易い問題がある。図4はこの従来例の薄膜トランジ
スタのゲ−ト電圧(Vg)−ドレイン電流(Id)特性
を示したものである。エラ−バ−が大きく、トランジス
タオフ時の漏洩電流にばらつきが生じやすいことが分か
る。
【0007】特に、LCDにあっては数十万画素を有す
るものであるから、素子のばらつきが表示特性に直接影
響を及ぼすので、各素子の特性をかなり厳密に制御する
必要がある。本発明は薄膜トランジスタ及びその製造方
法に関し、斯かる問題点を解消するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タは、絶縁基板の上に形成された半導体膜と、この半導
体膜の上に、2層以上の積層膜であって、少なくとも2
層がエッチング条件の異なる材質で構成され且つ少なく
とも最下層の膜の領域が上層の膜の領域よりも大きくな
るよう形成されたゲート絶縁膜と、このゲ−ト絶縁膜の
上に形成され、ゲ−ト絶縁膜よりも領域の小さいゲ−ト
電極と、前記半導体膜における前記ゲ−ト電極の両側に
形成され、ソ−ス及びドレインとなるLDD構造の不純
物拡散領域とを具備したものである。
【0009】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、絶縁基板の上に半導体膜を形成する工程と、この
半導体膜の上に、2層以上の積層膜であって、少なくと
も2層がエッチング条件の異なる材質で構成されたゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、このゲ−ト絶縁膜の上にゲ
−ト電極を形成する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜の少なく
とも最上層を、その領域が下層よりも小さく且つ前記ゲ
−ト電極よりも大きくなるようにエッチング除去する工
程と、前記ゲ−ト電極をマスクとして、前記半導体膜内
に上方からイオンを注入して前記ゲ−ト電極の両側に、
ソ−ス及びドレインとなる不純物拡散領域を形成する工
程とを行うものである。
【0010】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、絶縁基板の上に半導体膜を形成する工程と、この
半導体膜の上に、2層以上の積層膜であって、少なくと
も2層がエッチング条件の異なる材質で構成されたゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜の少なく
とも最上層を、その領域が下層よりも小さくなるように
エッチング除去する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜の上に、
このゲ−ト絶縁膜よりも領域の小さなゲ−ト電極を形成
する工程と、前記ゲ−ト電極をマスクとして、前記半導
体膜内に上方からイオンを注入して前記ゲ−ト電極の両
側に、ソ−ス及びドレインとなる不純物拡散領域を形成
する工程とを行うものである。
【0011】
【作用】即ち、ゲ−ト絶縁膜を、少なくとも2層がエッ
チング条件の異なる積層膜で構成する。すると、エッチ
ングによってゲ−ト絶縁膜の少なくとも最上層の一部を
除去する際に、エッチャントを選択するだけで、エッチ
ング条件の異なる他の層がストッパとなって、所望の層
のみを除去することができる。
【0012】従って、イオン注入を行う際、不純物拡散
領域を形成する前の素子の各部分の膜厚が、素子ごとに
均一となって、安定した不純物プロファイルのLDD構
造トランジスタを得ることができる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図1に基づいて説明する。
図1は本発明の薄膜トランジスタを作成するプロセスを
示す断面図である。図1Aにおいて、石英ガラス等の絶
縁基板1の上に、減圧CVD法により、700Åの多結
晶シリコン膜2を形成し、これを1050℃で熱酸化し
て、前記多結晶シリコン膜2の上に200Åのシリコン
酸化膜3を形成する。更に、このSi酸化膜3の上に減
圧CVD法により200Åのシリコン窒化膜4及び60
0Åのシリコン酸化膜5を順次形成する。このSi酸化
膜3、Si窒化膜4及びSi酸化膜5でゲ−ト絶縁膜を
構成する。
【0014】次に、図1Bにおいて、前記Si酸化膜5
の上に、減圧CVD法により2000Åの多結晶シリコ
ン膜を堆積し900℃でリン(P)を拡散する。更に、
この多結晶シリコン膜の上に、減圧CVD法により15
00Åのシリコン酸化膜6を堆積させた後、リソグラフ
ィ技術及びエッチング技術を用いて前記多結晶シリコン
膜を加工し、ゲ−ト電極7を形成する。
【0015】次に、図1Cにおいて、前記ゲ−ト電極7
に対しオフセット構造を有するレジスト8をパタ−ニン
グし、通常のRIE法(条件:RFパワー500W、処
理室内圧力40mTorr、使用ガスCHF3、ガス流量80
ccm)により異方性エッチングして、前記ゲ−ト酸化膜
4を除去する。この時、前記Si酸化膜5とSi窒化膜
4とはエッチング条件が異なるので、Si窒化膜4がス
トッパとなって、Si酸化膜5のみが除去される。
【0016】そして、図1Dにおいて、イオン注入法に
より、上方からリン(P)イオン9を加速電圧40Ke
V、ド−ズ量2×1015cm-2の条件で、前記多結晶シ
リコン膜2内に注入する。この時、前記レジストのオフ
セット構造により、前記Si酸化膜5の残存している部
分(図1DのP領域)は、図6に示す通り、リンイオン
のピ−ク濃度が、ゲート酸化膜内に存在し、このため、
前記多結晶シリコン膜2内の実効的なド−ズ量が4×1
13cm-2と低濃度の領域となる。
【0017】一方、Si酸化膜5の存在しない部分(図
1DのQ領域)は、図5に示す通り、リンイオンのピ−
ク濃度が、前記多結晶シリコン膜2内に存在し、高濃度
領域となる。従って、この低濃度と高濃度の領域とでL
DD構造が構成される。最後に、窒素雰囲気中で900
℃、30分の熱処理を行い、リンを活性化させ、前記ゲ
−ト電極7の両側にソ−ス、ドレインとしてのLDD構
造の不純物拡散領域10、11を形成する。
【0018】図3は本実施例の薄膜トランジスタのゲ−
ト電圧(Vg)−ドレイン電流(Id)特性を示したも
のである。図4に比べてエラ−バ−が小さく、トランジ
スタオフ時の漏洩電流が安定していることがわかる。
尚、本実施例では、ゲ−ト電極7を加工してから、Si
酸化膜5の一部をエッチング除去したが、逆の工程にし
ても何ら問題はない。
【0019】また、本実施例にあっては、ゲート電極を
Si酸化膜3、Si窒化膜4及びSi酸化膜5の3層構
造とし、Si窒化膜4をストッパとして用いたが、これ
に限定するものではない。例えば、ゲート電極をSi酸
化膜3、Si窒化膜4の2層構造とした場合、Si酸化
膜3がストッパとして機能する。この場合Si窒化膜4
をRIE法によって除去するための条件としては、例え
ば、RFパワー200W、処理室内圧力40mTorr、使
用ガスCHF3+O2、ガス流量CHF380ccm、O2
6ccmとすればよい。そうすることにより、Si窒化膜
4だけが除去され、Si酸化膜3は残存する。
【0020】
【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタ及びその製造
方法にあっては、トランジスタオフ時の漏洩電流のばら
つきの少ない特性の良い素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における薄膜トランジスタの製
造プロセスを示す断面図である。
【図2】従来例における図1相当図である。
【図3】本発明の実施例における薄膜トランジスタのゲ
−ト電流−ドレイン電流特性図である。
【図4】従来例における薄膜トランジスタのゲ−ト電流
−ドレイン電流特性図である。
【図5】本発明の実施例における薄膜トランジスタのイ
オン注入後の高濃度領域の不純物プロファイルを示す図
である。
【図6】本発明の実施例における薄膜トランジスタのイ
オン注入後の低濃度領域の不純物プロファイルを示す図
である。
【符号の説明】
1 絶縁基板 2 多結晶シリコン膜(半導体膜) 3 シリコン酸化膜(ゲ−ト絶縁膜) 4 シリコン窒化膜(ゲ−ト絶縁膜) 5 シリコン酸化膜(ゲ−ト絶縁膜) 7 ゲ−ト電極 10、11 不純物拡散領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板の上に形成された半導体膜と、
    この半導体膜の上に、2層以上の積層膜であって、少な
    くとも2層がエッチング条件の異なる材質で構成され且
    つ少なくとも最下層の膜の領域が上層の膜の領域よりも
    大きくなるよう形成されたゲート絶縁膜と、このゲ−ト
    絶縁膜の上に形成され、ゲ−ト絶縁膜よりも領域の小さ
    いゲ−ト電極と、前記半導体膜における前記ゲ−ト電極
    の両側に形成され、ソ−ス及びドレインとなるLDD
    (Lightly Doped Drain)構造の不純物拡散領域とを具
    備したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 絶縁基板の上に半導体膜を形成する工程
    と、この半導体膜の上に、2層以上の積層膜であって、
    少なくとも2層がエッチング条件の異なる材質で構成さ
    れたゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲ−ト絶縁膜
    の上にゲ−ト電極を形成する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜
    の少なくとも最上層を、その領域が下層よりも小さく且
    つ前記ゲ−ト電極よりも大きくなるようにエッチング除
    去する工程と、前記ゲ−ト電極をマスクとして、前記半
    導体膜内に上方からイオンを注入して前記ゲ−ト電極の
    両側に、ソ−ス及びドレインとなる不純物拡散領域を形
    成する工程とを行うことを特徴とした薄膜トランジスタ
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 絶縁基板の上に半導体膜を形成する工程
    と、この半導体膜の上に、2層以上の積層膜であって、
    少なくとも2層がエッチング条件の異なる材質で構成さ
    れたゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜
    の少なくとも最上層を、その領域が下層よりも小さくな
    るようにエッチング除去する工程と、前記ゲ−ト絶縁膜
    の上に、このゲ−ト絶縁膜よりも領域の小さなゲ−ト電
    極を形成する工程と、前記ゲ−ト電極をマスクとして、
    前記半導体膜内に上方からイオンを注入して前記ゲ−ト
    電極の両側に、ソ−ス及びドレインとなる不純物拡散領
    域を形成する工程とを行うことを特徴とした薄膜トラン
    ジスタの製造方法。
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